Smart produksjon er bærekraftig produksjon

Suksess starter med å definere en produksjonsstrategi. Denne prosessen innebærer førsteordensvurderinger for å forstå virkningen av tidlige beslutninger på produksjonskrav, inkludert å bestemme hva du skal kjøpe fra leverandører, hvilke produktkomponenter lager internt, nøye velge partnere og leverandører, og hvor du skal produsere nye produkter. Hver av disse beslutningene vil direkte påvirke suksessen til en bedrift - og å velge bærekraftige alternativer er ofte løsningen for langsiktig suksess.

Innkjøpsstrategier kan endres dramatisk når man også vurderer implikasjonene av energibruk, ressursforbruk, karbonavtrykk og sirkularitetspraksis. I stedet for å kjøpe de laveste kostnadskomponentene for de funksjonelle behovene til et produkt, må produsentene balansere kostnadene med det tilhørende karbonavtrykket til utvalgte komponenter. Materialer og komponenter bør hentes fra en leverandør som deler et bærekraftig tankesett, og strategien for å flytte varer må defineres tidlig. Heldigvis bidrar digitalisering og automatisering til å redusere byrden av økt kompleksitet i denne omdefinerte produksjonsstrategiprosessen.

Ved å samle inn og analysere relevante data kan beslutninger tas med tillit. Hvis det kreves mer produksjonskapasitet for et nytt produkt, kan forståelse av behovene og målene til et anlegg i den digitale verden bidra til å bestemme nye anleggsplasseringer og oppsett for å balansere miljøpåvirkningen av konstruksjon, energibruk fra produksjonslinjer og estimerte produksjonshastigheter. KPI-er for bærekraft som energieffektivitet er enklere nå som ulike scenarier kan evalueres i Digital Twin.

Denne teknologien gjør det mulig for beslutningstakere å simulere alt fra belysning og klimakontroll til miljøpåvirkningen av forsyningskjeden. Utstyrt med denne informasjonen fra starten hjelper organisasjoner til å ta bedre beslutninger.

Den neste fasen for å integrere bærekraft er i utformingen av linjer, prosesser og anlegg. Ved å bygge en detaljert modell for produksjon i den digitale verden først, kan bedrifter simulere ulike scenarier for å optimalisere ytelsen på tvers av fabrikkmiljøet.

Når de designer i den digitale verden, kan bedrifter implementere større automatisering og effektivisere produksjonen for å unngå bortfall i effektivitet. En tomgangsmaskin har for eksempel en alternativkostnad for ikke å kjøre, men det er en driftskostnad fra energien som trekkes, som igjen har en karbonavtrykkspåvirkning basert på kilden til den energien, samtidig som investeringskostnadene til fysiske materialer reduseres.

Å kjøre en motor lenger enn nødvendig eller transportere materiale lenger enn nødvendig har kanskje ikke stor innvirkning på produktbasis, men disse ineffektivitetene øker raskt. Bærekraftige løsninger for disse vanlige problemene er heller ikke begrenset til grønne miljøer. Designprosessen gjelder også brownfield-anlegg. Selv om dette kan virke som en monumental oppgave, oppnås det ved å omorganisere produksjonslinjer for å passe mer produksjonskapasitet i samme gulvplass, oppdatere prosesser og maskiner for å holde tritt med markedsveksten eller oppdatere maskinvaresystemer for å redusere energiforbruket og installere infrastruktur som solcelleanlegg eller batterilagring for bedre å utnytte fornybare energikilder.

For eksempel har den schwabiske maskinbyggeren Hugo Beck klart å transformere emballasjeindustrien og deres virksomhet med Digital Twin. Med hjelp av Siemens teknologi brukte ingeniører Digital Twin til å designe en maskin som tilpasser emballasjen til produktdimensjoner, og optimaliserer ytelsen gjennom digitale simuleringer. På grunn av deres innovasjon og engasjement for å finne løsninger som takler både miljø- og forretningsmessige mål, har Hugo Beck redusert energibruken med 20 prosent, igangkjøringstiden med 50 prosent, emballasjematerialet med 30 prosent og emballasjemengden med 10 prosent.
Totalt sett hjelper Digital Twin bedrifter med å skissere behovene sine tidligere og evaluere mange forskjellige muligheter for å finne bærekraftige prosesser. Dårlige vedlikeholdsstrategier kan redusere fabrikkens samlede ytelse med 5 til 20%. Med andre ord tilsvarer overflødig vedlikehold overskytende utgifter, noe som gjør Digital Twin til en viktig komponent for effektiv fabrikkdrift.

Produksjonsplanlegging er der investeringer i digitalisering viser verdi. Effektiv bruk av materialer, mennesker og maskiner gjør virksomheter effektive. Det er også her omfattende simuleringer og kravvalidering begynner for å hjelpe beslutningstaking og valg av forsyningskjedepartnere. Videre kan organisasjoner skape tryggere arbeidsforhold, bedre trene arbeidere og investere i utdanning og oppgradering av sine ansatte.

Med datainnsikt kan bedrifter velge bærekraftige materialer og optimalisere råvarebruken for å minimere skraphastigheter. De kan også simulere virkningen av bruk av resirkulerte materialer eller bestemme hvilke utstyrsleverandører som kan levere økt energieffektivitet og reparasjonsevne i tillegg til gjennomstrømning og kostnader. Minimering av tomgangstider reduserer energibehovet og kostnadene per enhet for produkter, samtidig som det bidrar til et lavere karbonavtrykk.

Å forstå når en maskin trenger vedlikehold, kan bidra til å redusere overganger under produksjonen. På samme måte kan logistiske ruter planlegges for å minimere transportavstander og tilhørende karbonutslipp, samtidig som det muliggjør fleksibilitet med intelligent lagerstyring i tilfelle problemer.

Produksjonsplanlegging er hvordan bedrifter kan bygge tilkoblingspunkter for å muliggjøre en sirkulær materialstrøm. Ved å forstå hvor uunngåelig avfall vil bli produsert tidlig, kan det lages planer for gjenbruk, resirkulering eller gjenbruk av gjenværende materialer.

Produksjonsutførelse er nøkkelen til å nå bærekraftsmål, men sporing og håndheving av bærekraftige prosesser kan være en stor hindring. Mens simulering av produksjon under design hjelper til med å finne løsninger, krever virkelighetens kompleksitet ofte en lukket sløyfeforbindelse mellom digitale og fysiske systemer.

Heldigvis gir digitale løsninger muligheter til å forbedre kvalitet og avkastning. Selv erfarne produsenter står overfor ineffektivitet når de lanserer ny produksjon, noe som fører til bortkastede materialer, energi og tid. Integrering av virkelige data med en digital twin muliggjør raskere optimalisering, noe som driver både lønnsomhet og bærekraft.

Energikostnadene øker i noen regioner, noe som gjør effektiviteten mer kritisk. Å se utførelsen som en del av et større system kan avsløre kostnads- og utslippsbesparelser. Effektive motorer kan for eksempel redusere energiforbruket med opptil 30%, prosesser med høy energi kan samsvare med solenergiproduksjon, og optimalisering av intralogistikk kan redusere unødvendige fabrikkreiser, noe som reduserer både energibehovet og karbonavtrykket.

Den ledende produsenten av søvnprodukter, Pikolin, har tatt bærekraftsstrategien sin på alvor ved å innlemme Simatic Scada og Energy Management-verktøy i sitt nye anlegg. Pikolins nye fabrikk integrerer produksjon fra råvarer til ferdige produkter, og sikrer høy kvalitet samtidig som effektiviteten maksimeres. Den er designet for bærekraft og lønnsomhet, og oppfyller energistandardene ISO 14001 og 50001, reduserer kostnadene og øker produktiviteten. Som et resultat av deres bærekraftige innsats bruker Pikolins anlegg 40% mindre naturgass og har likevel 30% mer produksjonskapasitet, noe som illustrerer de positive resultatene av anleggsoptimalisering.

Med produksjonen i full gang er neste fase av reisen overvåking. Ved kontinuerlig overvåking av anlegg og produksjon kan produsenter proaktivt forbedre produksjonen. Det prediktive vedlikeholdet av maskiner for å holde dem i drift med topp effektivitet eller oppdage problemer før de oppstår er en del av denne forventningsstrategien. Hvordan denne overvåkningen best forbedrer produksjonen kommer ned til KPI-ene til virksomheten, men noen vanlige er energiforbruk for analyse av maskin-, linje- og anleggsnivåer, materialflyt og ressursutnyttelse, og arbeidstakersikkerhet,

Automatisering kan begrense ikke-ergonomiske bevegelser for ansatte for å flytte dem bort fra farlige prosesser. Men samtidig må robotikk på fabrikken være trygg for arbeiderne på gulvet. Ikke alle automatiserte oppgaver kan være helt separate, og overvåking for usikre arbeidsforhold vil være uvurderlig etter hvert som fabrikkene blir mer effektive og bærekraftige.

Den siste endringen på veien til bærekraftig produksjon er optimalisering. Det er her selskaper kan oppnå den største utbetalingen fra investeringer. Gjennom kontinuerlig optimalisering av produksjonen kan produsenter holde seg foran konkurrentene.

Integrering av IT- og OT-data gjør det mulig for anleggsledere å identifisere og forutsi trender som lar dem proaktivt justere drift og materialinnkjøp for å tilpasse seg uplanlagte forstyrrelser. Dette gjør dem i stand til å spore strømforbruk, vannforbruk og leverandørdata, for å bestemme karbonavtrykket til produksjonsprosesser i hele verdikjeden.

I tillegg, når en maskin eller en del av produksjonsprosessen mislykkes, bør den ses på med et øye for reparasjon og oppussing. Å ha en digital twin av produksjon i en lukket sløyfe med produksjon hjelper deg med å ta beslutninger som hvor du skal endre utstyr for å forhindre feil, hvilke deler som skal byttes ut, og hvordan du best følger reparasjonsprosedyrer.

For eksempel akselererte tekstilteknologien Spinnova fiberproduksjonen ved å integrere automatisering og digital twin-teknologi, optimalisere driften og redusere tiden til markedet. Virtuell igangkjøring strømlinjeformet fabrikkoppsettet, mens sanntidsdataanalyse forbedret effektiviteten, identifiserte flaskehalser og sikret jevn kvalitet fra råvarer til ferdig fiber. Energioptimalisering styrket driften ytterligere, noe som gjorde selskapets produksjon mer robust og kostnadseffektiv. Ved å utnytte Siemens Xcelerator-teknologier skalerte Spinnova ikke bare raskere, men satte også en ny standard for bærekraftig produksjon, noe som viser at effektivitet og miljøansvar kan gå hånd i hånd i tekstilindustrien.